طرح روشن کردن موتور الکتریکی با تحریک موازی. انواع مدارهای تحریک و کلیدزنی برای موتورهای DC

موتور تحریک موازی در بین موتورها بهترین است جریان مستقیمبرای رانندگی ماشین هایی که نیاز به سرعت تقریبا ثابت و در عین حال کنترل سرعت اقتصادی دارند. نمودار این موتور در شکل نشان داده شده است. 4-25.

برنج. 4-25. موتور تحریک موازی.

گیره های رئوستات شروع به شرح زیر است: L - متصل به خط (تغذیه اصلی). M - به پایانه های سیم پیچ تحریک و I - به پایانه های آرمیچر. دایره های سیاه (شکل 4-25) نشان دهنده تماس های کاری است و شکاف های بین آنها مربوط به بخش های مقاومت رئوستات است. هنگامی که موتور در حال کار است، یک قوس فلزی 3 به طور مداوم ترمینال L را به پایانه های رئوستات شنت متصل می کند که جریان تحریک را تنظیم می کند. موقعیت فوق العاده سمت چپ، که در آن مقاومت رئوستات حداقل است.

هنگامی که کلید بسته می شود و اهرم رئوستات راه اندازی به اولین کنتاکت کار منتقل می شود، جریان موتور به جریان آرمیچر و جریان سیم پیچ تحریک منشعب می شود.

بنابراین، جریان در مدار منبع تغذیه

اولین جهش جریان بسته به مقدار مقاومت راه اندازی آرمیچر تحت تأثیر گشتاور اولیه شروع به چرخش می کند و با افزایش سرعت جریان آرمیچر کاهش می یابد. سپس اهرم رئوستات شروع را می توان به کنتاکت دوم منتقل کرد. در این حالت ، جریان آرمیچر با یک پرتاب افزایش یافته است ، باعث افزایش گشتاور و افزایش بیشتر سرعت می شود و سپس دوباره شروع به کاهش می کند. سپس اهرم رئوستات به کنتاکت بعدی و غیره منتقل می شود.شروع زمانی به پایان می رسد که تمام مقاومت ها برداشته شود و ولتاژ کامل به آرمیچر اعمال شود.مقاومت رئوستات راه اندازی معمولاً برای شروع کار کوتاه مدت طراحی می شود و غیرممکن است. تا دسته رئوستات برای مدت طولانی روی کنتاکت های میانی باقی بماند.

برنج. 4-26. ویژگی های سرعت موتور تحریک موازی.

سریعتر counter-e. d.s. آرمیچر هر چه زودتر جریان کاهش یابد و سیم پیچ آرمیچر حرارت کمتری پیدا کند. بنابراین، راه اندازی همیشه در بالاترین جریان تحریک انجام می شود و مقاومت رئوستات تنظیم کننده را کوتاه می کند (شکل 4-25). سپس شار مغناطیسی دستگاه F و counter-e. d.s. حداکثر خواهد بود. علاوه بر این، موتور الکتریکی در هنگام راه اندازی باید گشتاور افزایش یافته ای ایجاد کند و این می تواند با بالاترین فرمول شار مغناطیسی (4-8)] باشد.

قبل از خاموش کردن موتور، اهرم استارت رئوستات روی کنتاکت صفر قرار می گیرد و سپس کلید چاقو باز می شود. این از سوختن کنتاکت های سوئیچ جلوگیری می کند.

مشخصه سرعت موتور در شکل 1 نشان داده شده است. 4-26 منحنی 1. هنگامی که بار مکانیکی وجود ندارد، جریان بدون بار و سرعت بالاترین میزان است:

با افزایش بار (گشتاور مقاومتی) روی شفت موتور، سرعت چرخش اندکی کاهش می یابد، زیرا افزایش خودکار گشتاور به دلیل افزایش جریان در مدار آرمیچر اتفاق می افتد که طبق رابطه (4-14a) ، با کاهش جزئی در back-e به شدت افزایش می یابد. d.s. به دلیل مقدار کم مقاومت مدار آرمیچر این مشخصه را صلب می نامند.

برنج. 4-27. مشخصات عملیاتی موتور تحریک موازی

با جریان تحریک ثابت، شار مغناطیسی F را می توان تقریباً ثابت در نظر گرفت، زیرا تأثیر واکنش آرمیچر ناچیز است.

سپس گشتاور موتور

تقریباً متناسب با جریان است بنابراین، اگر M را در امتداد محور x در شکل 1 رسم کنیم. 4-26، سپس مشخصه مکانیکی موتور به دست می آید، یعنی.

استفاده از داده های عملکرد بسیار آسان (شکل 4-27) که در کاتالوگ ها و توضیحات موتور الکتریکی ارائه شده است. این

در، که در آن راندمان موتور است، و قدرت خالص روی شفت است.

قدرت موتور روی شفت توسعه یافته است

و گشتاور

در یک فرکانس چرخش ثابت، وابستگی یک خط مستقیم خواهد بود که از مبدا می گذرد. اما با افزایش سرعت سرعت کاهش می یابد و گشتاور متناسب نیست.جریان در یک U ثابت متناسب با توان در مدار قدرت است.از آنجایی که تلفات موتور کم است جریان تقریباً متناسب است.

کنترل سرعت یک موتور شنت معمولاً با تغییر جریان میدان انجام می شود. این روش کنترل صاف اقتصادی را در 1: 1.5 و در نسخه ویژه - تا 1: 8 می دهد. آیین نامه به شرح زیر است. گشتاور موتور در Ф = const متناسب با جریان و جریان است

به دلیل مقدار کم، افت ولتاژ در مدار آرمیچر کم است. بنابراین، در مقادیر ثابت U و آرمیچر، می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد کاهش جزئی counter-e. d.s.

به عنوان مثال، در و در آرمیچر جریان counter-e. d.s. . اگر counter-e. d.s. تنها 10 ولت (تقریباً 5٪) کاهش می یابد و سپس جریان آرمیچر، یعنی 3 برابر افزایش می یابد.

بنابراین، اگر در یک بار و سرعت ثابت معین، جریان تحریک مثلاً 5٪ کاهش یابد، آنگاه. شار مغناطیسی Ф و counter-e بلافاصله به همان میزان کاهش می یابد. d.s. ه- این باعث افزایش شدید جریان و گشتاور آرمیچر می شود و گشتاور اضافی برای تسریع چرخش آرمیچر استفاده می شود. با این حال، با افزایش سرعت لنگر، counter-e. d.s. دوباره افزایش می یابد، جریان آرمیچر به مقداری کاهش می یابد که در آن گشتاور مقدار قبلی خود را می گیرد. بنابراین، اگر برابر باشد، یک سرعت ثابت جدید، بزرگتر از قبلی ایجاد می شود.

با این روش تنظیم، تلفات انرژی در رئوستات تنظیم کننده (توان تلفات Gvgv) بسیار ناچیز است، زیرا فقط

این روش به شما امکان می دهد سرعت موتور را در جهت افزایش آن بالاتر از اسمی تغییر دهید.

اگر با بار ثابت روی شفت موتور، یک مقاومت اضافی ch به صورت سری به سیم پیچ آرمیچر متصل شود، در لحظه اول جریان آرمیچر کاهش می یابد که باعث کاهش گشتاور می شود و از آنجایی که ممان مقاومتی بیشتر می شود، سرعت کاهش خواهد یافت اما با توجه به کاهش سرعت و ضد ه. d.s. جریان آرمیچر افزایش می یابد، گشتاور افزایش می یابد و اگر گشتاورها برابر باشند، کاهش بیشتر سرعت متوقف می شود.

موتور با سرعت ثابت اما کاهش یافته به کار خود ادامه خواهد داد. این روش تنظیم به دلیل تلفات انرژی قابل توجه در مقاومت رئوستات غیراقتصادی است.

موتور DC تحریک مستقل (DPT NV) در این موتور (شکل 1) سیم پیچ میدان به منبع تغذیه جداگانه متصل است. یک رئوستات تنظیم کننده در مدار سیم پیچ تحریک گنجانده شده است r regو در مدار آرمیچر - یک رئوستات اضافی (شروع). R p. ویژگی DPT NV - جریان تحریک آنمن در مستقل از جریان آرمیچرمن هستم از آنجایی که منبع تغذیه سیم پیچ تحریک مستقل است.

طرح یک موتور DC تحریک مستقل (DPT NV)

مشخصات مکانیکی یک موتور DC با تحریک مستقل (DPT NV)

معادله مشخصه مکانیکی یک موتور DC با تحریک مستقل شکل دارد

جایی که: n 0 - فرکانس چرخش محور موتور در دور آرام. Δn - تغییر در دور موتور تحت اثر یک بار مکانیکی.

از این معادله برمی‌آید که ویژگی‌های مکانیکی یک موتور DC با تحریک مستقل (DCT NV) مستطیل هستند و محور y را در نقطه بیکار قطع می‌کنند. n 0 (شکل 13.13 الف)، در حالی که سرعت موتور را تغییر می دهد Δn ، به دلیل تغییر بار مکانیکی آن، متناسب با مقاومت مدار آرمیچر است R a \u003d ∑ R + R داخلی . بنابراین با کمترین مقاومت مدار آرمیچر R a = ∑R ، چه زمانی R ext = 0 ، مربوط به کوچکترین اختلاف سرعت است Δn . در این حالت، مشخصه مکانیکی صلب می شود (نمودار 1).

مشخصات مکانیکی موتور که در ولتاژهای اسمی روی سیم‌پیچ‌های آرمیچر و تحریک و در صورت عدم وجود مقاومت اضافی در مدار آرمیچر بدست می‌آید، طبیعی نامیده می‌شود. شکل 13.13، a (نمودار 1 بعدی = 0 ).

اگر حداقل یکی از پارامترهای موتور ذکر شده تغییر کند (ولتاژ روی آرمیچر یا سیم‌پیچ‌های تحریک با مقادیر اسمی متفاوت است یا مقاومت در مدار آرمیچر با وارد کردن R ext تغییر کند)، ویژگی‌های مکانیکی مصنوعی نامیده می‌شوند.

مشخصات مکانیکی مصنوعی که با وارد کردن مقاومت اضافی R ext به مدار آرمیچر بدست می‌آیند، رئوستاتیک نیز نامیده می‌شوند. (نمودار 2 و 3).

هنگام ارزیابی خواص تنظیمی موتورهای DC بالاترین ارزشدارای مشخصات مکانیکی n = f(M) . با گشتاور بار ثابت روی شفت موتور با افزایش مقاومت مقاومت R داخلی سرعت چرخش کاهش می یابد مقاومت مقاومت R داخلی برای به دست آوردن یک مشخصه مکانیکی مصنوعی مطابق با سرعت مورد نیاز n در یک بار معین (معمولاً اسمی) برای موتورهای تحریک مستقل:

جایی که U - ولتاژ تغذیه مدار آرمیچر موتور، V؛ من هستم - جریان آرمیچر مربوط به یک بار موتور معین، A. n - سرعت مورد نیاز، دور در دقیقه؛ n 0 - سرعت در حالت آزاد، دور در دقیقه

سرعت بیکار n 0 نشان می دهد مرز سرعتی که موتور بالاتر از آن می رود حالت ژنراتور . این سرعت از حد مجاز بیشتر است n نام به اندازه ولتاژ نامی U nom عرضه شده به مدار آرمیچر، از EMF آرمیچر بیشتر است E i nom در بار نامی موتور

شکل مشخصات مکانیکی موتور تحت تأثیر مقدار شار مغناطیسی اصلی تحریک است. اف . هنگام کاهش اف (با افزایش مقاومت مقاومت r reg ) دور آرام موتور افزایش می یابد n 0 و اختلاف سرعت Δn . این منجر به تغییر قابل توجهی در سفتی ویژگی های مکانیکی موتور می شود (شکل 13.13، b). اگر ولتاژ سیم پیچ آرمیچر را تغییر دهید U (با R ext و Rreg بدون تغییر)، سپس تغییر می کند n 0 ، آ Δn ثابت می ماند [ر.ک. (13.10)]. در نتیجه، ویژگی های مکانیکی در امتداد محور y جابجا می شوند و موازی با یکدیگر باقی می مانند (شکل 13.13، ج). این امر مطلوب ترین شرایط را برای تنظیم دور موتورها با تغییر ولتاژ ایجاد می کند U به مدار آرمیچر عرضه می شود. این روش تنظیم سرعت چرخش نیز به دلیل توسعه و استفاده گسترده از قابل تنظیم، بسیار رایج شده است. مبدل های تریستورولتاژ.

کتاب های مورد استفاده: - کاتزمن MM. فهرست راهنما توسط برقی ماشین آلات

وجود یک سیم پیچ تحریک (OV) در یک موتور DC اجازه می دهد طرح های مختلفاتصالات بسته به نحوه روشن شدن OB، موتورها با تحریک مستقل، با خود تحریکی، که به سری، موازی و مخلوط تقسیم می شوند، متمایز می شوند.

موتور با تحریک مستقل

در یک DCT با تحریک مستقل، سیم پیچ تحریک به یک منبع تغذیه جداگانه متصل می شود (شکل 1). این ممکن است به دلیل ولتاژهای تحریک متفاوت Uv و ولتاژهای مدار آرمیچر U باشد. با این طرح اتصال، OB اتصال الکتریکی با سیم پیچ آرمیچر ندارد. برای کاهش تلفات در OF، و ایجاد MDS لازم، باید با افزایش تعداد دور، جریان تحریک را کاهش داد. سیم پیچ تحریک از تعداد کمی پیچ ساخته شده است، به طوری که جریان Iv 2 ... 5٪ از Ia است. انتخاب این طرح تحریک برای موتور به ویژگی های درایو الکتریکی بستگی دارد.

DPT با تحریک موازی

در واقع، طرح اتصال OB با تحریک موازی (شکل 2) شبیه به طرح با تحریک مستقل است. خواص موتور هنگام اتصال طبق هر دو طرح یکسان است. مزیت این نوع اتصال عدم نیاز به منبع تغذیه جداگانه است.

DPT با تحریک متوالی

هنگام اتصال طبق این طرح، OB به صورت سری با مدار آرمیچر متصل می شود (شکل 3)، در حالی که جریان آرمیچر برابر با جریان تحریک است. در این راستا، OV از سیم ضخیم ساخته شده است. این طرح در صورتی استفاده می شود که نیاز به ارائه گشتاور راه اندازی زیاد باشد. هنگامی که بار روی شفت کمتر از 25٪ نامی باشد، سرعت چرخش به شدت افزایش می یابد و به مقادیر خطرناک برای موتور می رسد. ویژگی DPT با تحریک سریال "نرم" است.

DPT با تحریک مختلط

DPT با تحریک مختلط (شکل 4) دارای دو OF است که یکی به صورت سری و دیگری موازی به مدار لنگر متصل است. با اتصال هماهنگ سیم پیچ ها، با افزایش بار روی شفت، شار مغناطیسی افزایش می یابد که منجر به کاهش سرعت چرخش می شود. با اتصال شمارنده، کل شار مغناطیسی با افزایش بار کاهش می یابد، که منجر به افزایش شدید سرعت چرخش می شود. این امر موتور را به حالت عملکرد ناپایدار هدایت می کند ، بنابراین سیم پیچ سری از تعداد کمی چرخش ساخته می شود ، به طوری که با افزایش بار ، شار مغناطیسی کمی کاهش می یابد و در نتیجه عملکرد موتور تثبیت می شود.

اجازه دهید مشخصات موتور تحریک موازی را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم که ویژگی های عملکرد آن را تعیین می کند.

سرعت و مشخصات مکانیکی موتور با برابری های (7) و (9) ارائه شده در مقاله "" تعیین می شود. U= const و مندر = ثابت. در صورت عدم وجود مقاومت اضافی در مدار آرمیچر، این ویژگی ها نامیده می شوند طبیعی.

اگر برس ها روی خنثی هندسی باشند، با افزایش منو جریان Ф δ به دلیل عمل واکنش آرمیچر عرضی تا حدودی کاهش می یابد. در نتیجه سرعت nبا توجه به عبارت (7) ارائه شده در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC"، تمایل به افزایش خواهد داشت. از طرفی افت ولتاژ آریک × منو باعث کاهش سرعت می شود. بنابراین، سه نوع مشخصه سرعت ممکن است که در شکل 1 نشان داده شده است. 1: 1 - با غلبه نفوذ آریک × منآ؛ 2 - با جبران نفوذ متقابل آریک × من a و کاهش F δ ; 3 - با غلبه تأثیر کاهش F δ.

با توجه به اینکه تغییر در Ф δ نسبتاً کم است، ویژگی های مکانیکی n = f(م) یک موتور تحریک موازی، تعریف شده توسط رابطه (9) ارائه شده در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC"، با U= const و من c = const از نظر ظاهری با ویژگی ها منطبق است n = f(منالف) (شکل 1). به همین دلیل، این ویژگی ها تقریباً ساده هستند.

مشخصات را مشاهده کنید 3 (شکل 1) تحت شرایط عملکرد پایدار غیر قابل قبول هستند (به مقاله "" مراجعه کنید). بنابراین، موتورهای تحریک موازی با مشخصات فرم کمی کاهش می یابد 1 (تصویر 1). در ماشین‌های پرکاربرد مدرن، به دلیل اشباع نسبتاً قوی دندان‌های آرمیچر، تأثیر واکنش عرضی آرمیچر می‌تواند آنقدر زیاد باشد که مشخصه‌ای از فرم 1 (شکل 1) غیر ممکن است. سپس برای به دست آوردن چنین مشخصه ای، یک سیم پیچ تحریک سری ضعیف از یک گنجاندن همخوان روی قطب ها قرار می گیرد که نیروی مغناطیسی آن تا 10٪ از نیروی مغناطیسی سیم پیچ تحریک موازی است. در این حالت کاهش F δ تحت تأثیر واکنش آرمیچر عرضی تا حدی یا به طور کامل جبران می شود. چنین سیم پیچ تحریک سری نامیده می شود تثبیت کنندهو موتوری با چنین سیم پیچی هنوز هم موتور تحریک موازی نامیده می شود.

تغییر سرعت چرخش Δ n(شکل 1) هنگام تغییر از حالت بیکار ( من a = من a0) به بار نامی ( من a = منالف) برای یک موتور تحریک موازی، هنگام کار بر روی یک مشخصه طبیعی، کوچک است و 2 تا 8 درصد است. n n چنین ویژگی های ضعیفی که در حال سقوط هستند، صلب نامیده می شوند. موتورهای تحریک موازی صلب در تاسیساتی استفاده می‌شوند که در آن‌ها باید سرعت چرخش تقریباً ثابت بماند هنگام تغییر بار (ماشین‌های برش فلز و غیره).

شکل 2. مشخصات مکانیکی و سرعتی یک موتور تحریک موازی با جریان های تحریک متفاوت

کنترل سرعت با کاهش شار

کنترل سرعت با تضعیف شار مغناطیسی معمولاً با استفاده از یک رئوستات در مدار تحریک انجام می شود. آر r.v (شکل 1 را ببینید، بدر مقاله "" و شکل 1 در مقاله "راه اندازی موتورهای DC"). در صورت عدم وجود مقاومت اضافی در مدار آرمیچر ( آر ra = 0) و U= ویژگی های const n = f(منالف) و n = f(متعریف شده توسط برابری های (7) و (9) ارائه شده در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC"، برای ارزش های مختلف آر r.v، من in یا Ф δ شکل نشان داده شده در شکل 2 را دارند. همه مشخصات n = f(منالف) روی محور x همگرا شوند ( n= 0) در یک نقطه مشترک برای خیلی جریان بالا منالف که طبق عبارت (5) ارائه شده در مقاله «اطلاعات عمومی موتورهای DC» برابر است با

من a = U / آرآ.

با این حال، خواص مکانیکی n = f(م) محور x را در نقاط مختلف قطع کنید.

مشخصه پایین در شکل 2 مربوط به جریان اسمی است. ارزش های nدر حالت پایدار عملکرد با نقاط تقاطع ویژگی های در نظر گرفته شده با منحنی مطابقت دارد م st = f(n) برای ماشین کار متصل به موتور (خط چین ضخیم در شکل 2).

نقطه دور موتور ( م = م 0 , من a = من a0) تا حدودی در سمت راست محور y در شکل 2 قرار دارد. با افزایش سرعت چرخش nبه دلیل افزایش تلفات مکانیکی م 0 و من a0 نیز افزایش می یابد (خط چین نازک در شکل 2).

اگر در این حالت، با کمک یک گشتاور اعمال شده خارجی، شروع به افزایش سرعت چرخش کنید n، آن E a [نگاه کنید به عبارت (6) در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC"] افزایش می یابد، و منیک و مبا توجه به برابری های (5) و (8) ارائه شده در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC" کاهش می یابد. در من a = 0 و م= 0 تلفات مکانیکی و مغناطیسی موتور توسط نیروی مکانیکی تامین شده به شفت و با افزایش بیشتر سرعت پوشش داده می شود. منیک و معلامت تغییر می کند و موتور به حالت عملکرد ژنراتور تغییر می کند (بخش هایی از مشخصات در شکل 2 در سمت چپ محور y).

موتورهای کاربرد عمومی، با توجه به شرایط سوئیچینگ، امکان کنترل سرعت را با تضعیف میدان در 1: 2 می دهند. موتورها نیز با کنترل سرعت به این روش تا 1: 5 یا حتی 1: 8 ساخته می شوند، اما در این مورد برای محدود کردن حداکثر ولتاژبین صفحات جمع کننده، لازم است شکاف هوا را افزایش دهید، جریان را توسط گروه های جداگانه قطب ها تنظیم کنید (به مقاله "تنظیم سرعت چرخش و پایداری عملکرد موتورهای DC" مراجعه کنید) یا سیم پیچ جبرانی را اعمال کنید. این باعث افزایش قیمت موتور می شود.

کنترل سرعت با مقاومت در مدار آرمیچر، مشخصات مکانیکی مصنوعی و سرعت

اگر یک مقاومت اضافی به صورت سری در مدار آرمیچر گنجانده شود آر ra (شکل 3، آ) ، سپس به جای عبارات (7) و (9) ارائه شده در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC" ، دریافت می کنیم.

(1)

(2)

مقاومت آر ra قابل تنظیم است و باید برای آن طراحی شود کار طولانی. مدار تحریک باید به ولتاژ برق وصل شود.

شکل 3. طرحی برای کنترل سرعت چرخش موتور تحریک موازی با استفاده از مقاومت در مدار آرمیچر ( آ) و مشخصات مکانیکی و سرعت مربوطه ( ب)

مشخصات n = f(م) و n = f(منالف) برای مقادیر مختلف آر pa = هزینه در U= const و من in = const در شکل 3 نشان داده شده است، ب (آر pa1< آر pa2< آر pa3). مشخصه بالایی ( آر pa = 0) طبیعی است. هر یک از ویژگی ها از محور x عبور می کند ( n= 0) در نقطه ای که برای آن

ادامه این مشخصات در زیر محور آبسیسا در شکل 3 مربوط به ترمز موتور توسط جریان مخالف است. در این مورد n < 0, э. д. с. E a علامت مخالف دارد و به ولتاژ شبکه اضافه می شود U، در نتیجه

و گشتاور موتور مبرخلاف جهت چرخش عمل می کند و بنابراین ترمز می کند.

اگر بیکار بود ( من a = من a0) با کمک گشتاور اعمال شده از خارج، شروع به افزایش سرعت چرخش کنید، سپس ابتدا به حالت می رسد. من a = 0 و سپس من a تغییر جهت می دهد و ماشین به حالت ژنراتور می رود (بخش خصوصیات در شکل 3، بسمت چپ محور y).

همانطور که از شکل 3 مشاهده می شود، ب، وقتی روشن شد آرویژگی های ra کمتر سختگیرانه و در مقادیر زیاد می شوند آر ra - به شدت در حال سقوط، یا نرم.

اگر منحنی لحظه مقاومت م st = f(n) دارای شکل نشان داده شده در شکل 3 است، بخط چین ضخیم و سپس مقادیر nتحت عملیات حالت پایدار برای هر مقدار آر ra توسط نقاط تقاطع منحنی های مربوطه تعیین می شود. بیشتر آر ra، کمتر nو راندمان کمتر (بازده).

کنترل سرعت با تغییر ولتاژ آرمیچر

کنترل سرعت با تغییر ولتاژ آرمیچر را می توان با استفاده از واحد ژنراتور-موتور (G-D) که واحد لئونارد نیز نامیده می شود انجام داد (شکل 4). در این مورد، محرک اصلی PD (جریان متناوب، احتراق داخلی و غیره) یک ژنراتور DC را با سرعت ثابت می چرخاند جی. آرمیچر ژنراتور مستقیماً به آرمیچر موتور DC متصل می شود D، که به عنوان محرک ماشین کار عمل می کند RM. سیم پیچ های تحریک ژنراتور OVGو موتور ATSتغذیه شده توسط یک منبع مستقل - یک شبکه DC (شکل 4) یا از تحریک کننده ها (ژنراتورهای DC کوچک) روی شفت موتور اصلی PD. کنترل جریان تحریک ژنراتور من v.g باید عملاً از صفر انجام شود (در شکل 4 با استفاده از یک رئوستات متصل به مدار پتانسیومتری). در صورت نیاز به معکوس کردن موتور، می توانید قطبیت ژنراتور را تغییر دهید (در شکل 4، با استفاده از کلید پ).

شکل 4. طرح واحد "ژنراتور - موتور" برای کنترل سرعت یک موتور تحریک مستقل

استارت موتور Dو تنظیم سرعت آن به شرح زیر انجام می شود. در حداکثر من e.d و من v.g = 0 موتور اولیه را راه اندازی کنید PD. سپس به آرامی افزایش دهید من v.g و با ولتاژ کم ژنراتور Uموتور Dبه چرخش خواهد آمد. با تنظیم، بیشتر، Uتا U = U n، شما می توانید هر سرعت موتور را به حداکثر برسانید n = n n افزایش بیشتر nبا کاهش امکان پذیر است من o.d. برای معکوس کردن موتور، کاهش دهید من c.g به صفر، تغییر دهید OVGو دوباره افزایش یابد من c.d از مقدار من c.g = 0.

هنگامی که ماشین کار یک بار ضربانی شدید ایجاد می کند (مثلاً برخی از آسیاب های نورد) و مطلوب نیست که پیک های بار به طور کامل به محرک اصلی یا به شبکه برق AC منتقل شوند، موتور Dرا می توان به فلایویل (واحد G-D-M یا واحد Leonard-Ilgner) مجهز کرد. در این مورد، هنگام کاهش nدر زمان اوج بار، بخشی از این بار توسط انرژی جنبشی فلایویل پوشانده می شود. کارایی فلایویل با واکنش نرم تر موتور بیشتر خواهد بود. PDیا D.

که در اخیرابه طور فزاینده ای موتور PDو ژنراتور جیبا یکسو کننده نیمه هادی کنترل شده با ولتاژ جایگزین شده است. در این صورت به کل مورد نظر نیز گفته می شود شیر فلکه (تریستور) راندن.

واحدهای در نظر گرفته شده در مواقعی مورد استفاده قرار می گیرند که لازم است سرعت چرخش موتور با راندمان بالا در محدوده وسیعی - تا 1: 100 یا بیشتر کنترل شود (ماشین های برش فلز بزرگ، آسیاب های نورد و غیره).

توجه داشته باشید که تغییر Uبرای تنظیم nطبق طرح شکل 1، بدر مقاله "اطلاعات عمومی در مورد ژنراتورهای DC" و شکل 3 نشان داده شده است. آ، نتایج مورد نظر را نمی دهد، زیرا همزمان با تغییر ولتاژ مدار آرمیچر، به طور متناسب تغییر می کند. Uهمچنین جریان تحریک از آنجا که مقررات Uفقط می توان از مقدار بدست آورد U = U n پایین، سپس به زودی مدار مغناطیسی اشباع می شود، در نتیجه Uو منمتناسب با یکدیگر تغییر خواهند کرد. با توجه به معادله (7) ارائه شده در مقاله "اطلاعات عمومی در مورد موتورهای DC")، nدر حالی که تغییر قابل توجهی ندارد.

اخیراً به اصطلاح کنترل تکانهموتورهای DC. در این حالت مدار آرمیچر موتور توسط منبع جریان مستقیم با ولتاژ ثابتاز طریق تریستورها، که به صورت دوره ای، با فرکانس 1 - 3 کیلوهرتز، روشن و خاموش می شوند. برای صاف کردن منحنی جریان آرمیچر، خازن هایی به گیره های آن متصل می شوند. ولتاژ در پایانه های آرمیچر در این حالت عملاً ثابت و متناسب با نسبت زمان روشن شدن تریستور به زمان کل چرخه است. بنابراین، روش پالس به شما امکان می دهد سرعت چرخش موتور را هنگامی که از منبعی با ولتاژ ثابت در محدوده وسیعی بدون رئوستات در مدار آرمیچر و عملاً بدون تلفات اضافی تغذیه می شود، کنترل کنید. به همین ترتیب بدون رئوستات راه اندازی و بدون تلفات اضافی می توان موتور را راه اندازی کرد.

روش کنترل ضربه از نظر اقتصادی برای کنترل موتورهایی که در حالت های سرعت متغیر با استارت های مکرر کار می کنند، به عنوان مثال، در وسایل نقلیه برقی بسیار سودمند است.

شکل 5. عملکرد موتور تحریک موازی پ n = 10 کیلو وات، U n = 200 ولت، n n = 950 دور در دقیقه

ویژگی های عملیاتی

منحنی های عملکرد منحنی های مصرف انرژی هستند پ 1، مصرف فعلی من، سرعت n، لحظه م، و کارایی η از قدرت مفید پ 2 در U= ثابت و موقعیت ثابت رئوستات های تنظیم کننده. عملکرد یک موتور تحریک موازی کم توان در غیاب مقاومت اضافی در مدار آرمیچر در شکل 5 نشان داده شده است.

همزمان با افزایش قدرت شفت پ 2 در حال رشد است و لحظه روی شفت م. از آنجایی که با افزایش پ 2 و مسرعت nاندکی کاهش می یابد، م ∼ پ 2 / nکمی سریعتر رشد می کند پ 2. افزایش دادن پ 2 و مالبته با افزایش جریان موتور همراه است من. به نسبت منتوان مصرفی از شبکه نیز افزایش می یابد پ 1 . در بیکار ( پ 2 = 0) بازده η = 0، سپس با افزایش پ 2 در ابتدا η به سرعت رشد می کند، اما در بار های سنگینبه دلیل افزایش زیاد تلفات در مدار آرمیچر، η دوباره شروع به کاهش می کند.

مانند ژنراتور، سیم پیچ های سلف و آرمیچر موتور را می توان به صورت سری (شکل 339) یا موازی (شکل 340) متصل کرد. در حالت اول، موتور را یک موتور تحریک شده سری (یا موتور سری) می نامند، در حالت دوم، آن را موتور تحریک موازی (یا موتور شنت) می نامند. از موتورهای با تحریک مختلط (موتورهای مرکب) نیز استفاده می شود که برخی از سیم پیچ های سلف به صورت سری و برخی به صورت موازی به آرمیچر متصل می شوند. هر کدام از این نوع موتورها ویژگی های خاص خود را دارند که استفاده از آن را در برخی موارد مناسب و در موارد دیگر غیر عملی می کند.

1. موتورهای با تحریک موازی. طرح اتصال موتورهای این نوع به شبکه در شکل نشان داده شده است. 361. از آنجایی که در اینجا مدارهای آرمیچر و سلف به یکدیگر وابسته نیستند، جریان در آنها را می توان به کمک رئوستات های جداگانه موجود در این مدارها به طور مستقل تنظیم کرد. رئوستات موجود در مدار آرمیچر راه اندازی و رئوستات موجود در مدار سلف تنظیم نامیده می شود. هنگام راه اندازی موتور با تحریک موازی، رئوستات راه اندازی باید به طور کامل روشن شود. با افزایش سرعت موتور، مقاومت رئوستات به تدریج کاهش می یابد و با رسیدن به سرعت نرمال، این رئوستات به طور کامل از مدار خارج می شود. موتورهای با تحریک موازی، به ویژه با قدرت زیاد، به هیچ وجه نباید بدون رئوستات راه اندازی روشن شوند. به همین ترتیب هنگام خاموش شدن موتور ابتدا باید رئوستات به تدریج وارد شود و تنها پس از آن کلید اتصال موتور به شبکه خاموش شود.

برنج. 361. طرح گنجاندن موتور با تحریک موازی. قوس برنجی 1 که در امتداد آن اهرم رئوستات شروع حرکت می کند، از طریق گیره 2 به انتهای رئوستات تنظیم کننده و از طریق گیره 3 به رئوستات راه اندازی متصل می شود. این کار به گونه ای انجام می شود که وقتی رئوستات راه اندازی به کنتاکت بیکار 4 تغییر می کند و جریان قطع می شود، مدار تحریک قطع نمی شود.

درک ملاحظاتی که باعث ایجاد این قوانین برای روشن و خاموش کردن موتورها می شود دشوار نیست. ما دیدیم (به فرمول (172.1) مراجعه کنید) که جریان آرمیچر

,

ولتاژ شبکه کجاست، a - e. d.s.، القا شده در سیم پیچ های آرمیچر. در لحظه اول، زمانی که موتور هنوز فرصتی برای چرخش و به دست آوردن سرعت کافی نداشته است، e. d.s. بسیار کوچک است و جریان عبوری از آرمیچر تقریباً برابر است

مقاومت آرمیچر معمولاً بسیار کم است. به گونه ای محاسبه می شود که افت ولتاژ آرمیچر از 5-10٪ ولتاژ اصلی که موتور برای آن طراحی شده است تجاوز نکند. بنابراین، در صورت عدم وجود رئوستات راه اندازی، جریان در ثانیه های اول می تواند 10-20 برابر جریان معمولی باشد که موتور در بار کامل برای آن طراحی شده است و این برای آن بسیار خطرناک است. با همان رئوستات راه اندازی که با مقاومت وارد می شود، جریان راه اندازی از طریق آرمیچر

. (173.1)

مقاومت رئوستات شروع به گونه ای انتخاب می شود که جریان راه اندازی بیش از 1.5-2 بار از جریان معمولی فراتر رود.

اجازه دهید آنچه را که گفته شد با یک مثال عددی توضیح دهیم. بیایید فرض کنیم که ما یک موتور 1.2 کیلوواتی داریم که برای ولتاژ 120 ولت طراحی شده و دارای مقاومت آرمیچر است. جریان آرمیچر در بار کامل

.

اگر ما این موتور را در شبکه بدون رئوستات راه اندازی روشن کنیم، در ثانیه های اول جریان راه اندازی از طریق آرمیچر مقدار خواهد داشت.

,

10 برابر جریان عملیاتی معمولی در آرمیچر. اگر بخواهیم جریان راه اندازی بیش از 2 برابر از جریان معمولی تجاوز نکند، یعنی برابر با 20 آمپر باشد، باید مقاومت راه اندازی را طوری انتخاب کنیم که برابری صورت گیرد.

,

جایی که اوم.

همچنین واضح است که توقف ناگهانی موتور شنت بدون خاموش کردن آن، به عنوان مثال، به دلیل افزایش شدید بار، بسیار خطرناک است، زیرا در این مورد e. d.s. به صفر می رسد و جریان در آرمیچر آنقدر افزایش می یابد که گرمای ژول اضافی آزاد شده در آن می تواند منجر به ذوب شدن عایق یا حتی خود سیم های سیم پیچ شود (موتور "سوخته" می شود).

تنظیم رئوستات، موجود در مدار سلف، به تغییر دور موتور کمک می کند. با افزایش یا کاهش مقاومت مدار سلف به کمک این رئوستات، جریان در مدار سلف و در نتیجه میدان مغناطیسی که آرمیچر در آن می چرخد ​​را تغییر می دهیم. در بالا دیدیم که برای یک بار موتور معین، جریان در موتور به طور خودکار تنظیم می شود تا گشتاور حاصل، گشتاور ترمز تولید شده توسط بار موتور را متعادل کند. این به دلیل این واقعیت است که E القایی. d.s. به مقدار مربوطه می رسد. اما القایی e. d.s. از یک طرف با القای مغناطیسی و از طرف دیگر با فرکانس چرخش آرمیچر تعیین می شود.

هرچه شار مغناطیسی سلف بیشتر باشد، سرعت موتور باید کمتر باشد تا مقدار مشخصی از e به دست آید. و غیره، و برعکس، هرچه شار مغناطیسی ضعیف تر باشد، فرکانس چرخش باید بیشتر باشد. بنابراین، برای افزایش سرعت موتور شنت در یک بار معین، لازم است شار مغناطیسی در سلف تضعیف شود، یعنی با استفاده از یک رئوستات تنظیم کننده، مقاومت بیشتری به مدار سلف وارد شود. برعکس، برای کاهش سرعت موتور شنت، باید شار مغناطیسی در سلف را افزایش داد، یعنی مقاومت در مدار سلف را کاهش داد و رئوستات تنظیم را بیرون آورد.

با کمک یک رئوستات قابل تنظیم می توانید ولتاژ معمولیو بدون بار، موتور را روی دور معمولی تنظیم کنید. با افزایش بار، جریان در آرمیچر باید افزایش یابد و e. d.s. - نزول کردن. این به دلیل کاهش فرکانس چرخش آرمیچر است. با این حال، کاهش سرعت به دلیل افزایش بار از صفر به قدرت معمولی موتور معمولاً بسیار ناچیز است و از 5-10٪ دور معمولی موتور بیشتر نمی شود. این عمدتا به این دلیل است که در موتورهای با تحریک موازی، جریان در سلف با تغییر جریان در آرمیچر تغییر نمی کند. اگر با تغییرات بار، می‌خواستیم همان سرعت چرخشی را حفظ کنیم، این کار را می‌توان با تغییر جزئی جریان در مدار سلف با کمک یک رئوستات تنظیم‌کننده انجام داد.

بنابراین، از نقطه نظر عملیاتی، موتورهای DC با تحریک موازی (موتورهای شنت) با دو ویژگی زیر مشخص می شوند: الف) سرعت چرخش آنها در هنگام تغییر بار تقریباً ثابت می ماند. ب) فرکانس چرخش آنها را می توان با استفاده از یک رئوستات تنظیم کننده در محدوده وسیعی تغییر داد. بنابراین، چنین موتورهایی کاملاً به طور گسترده در صنعت استفاده می شود که هر دوی این ویژگی ها مهم هستند، به عنوان مثال، برای راندن ماشین تراش و سایر ماشین آلات، که سرعت آنها نباید به شدت به بار بستگی داشته باشد.

173.1. روی انجیر 362 نموداری از یک موتور شنت با به اصطلاح بالاست ترکیبی را نشان می دهد. این مدار را درک کنید و توضیح دهید که تک تک قطعات این رئوستات چه نقشی دارند.

برنج. 362. به تمرین 173.1

173.2. باید موتور شنت را راه اندازی کنید. برای این کار، دو رئوستات داده می شود: یکی از سیم ضخیم با مقاومت کم، دیگری از سیم نازک با مقاومت بالا ساخته شده است. کدام یک از این رئوستات ها باید به عنوان راه اندازی و کدام به عنوان تنظیم کننده گنجانده شود؟ چرا؟

2. موتورهای با تحریک متوالی. طرح اتصال این موتورها به شبکه در شکل نشان داده شده است. 363. در اینجا جریان آرمیچر در همان زمان جریان سلف است و بنابراین رئوستات راه اندازی هم جریان آرمیچر و هم جریان در سلف را تغییر می دهد. در بارهای بیکار یا بسیار کم، جریان در آرمیچر، همانطور که می دانیم، باید بسیار کم باشد، یعنی e القایی. d.s. باید تقریبا برابر با ولتاژ شبکه باشد. اما در جریان بسیار کم از طریق آرمیچر و سلف، میدان سلف نیز ضعیف است. بنابراین در بار کم، e. d.s. فقط از طریق می توان به دست آورد فرکانس بالاچرخش موتور در نتیجه در جریان های بسیار کم (بار سبک)، سرعت چرخش موتور تحریک شده سری به قدری زیاد می شود که می تواند از نظر مقاومت مکانیکی موتور خطرناک شود.

برنج. 363. طرح روشن کردن موتور با تحریک متوالی

می گویند موتور «دستفروشی» است. این غیرقابل قبول است و در نتیجه موتورهای با تحریک سری نباید بدون بار یا با بار سبک (کمتر از 20 تا 25 درصد توان معمولی موتور) کار کنند. به همین دلیل، اتصال این موتورها به ماشین ابزار یا ماشین های دیگر با تسمه یا کابل درایو توصیه نمی شود، زیرا شکستگی یا رها شدن تصادفی تسمه منجر به "دهن" موتور می شود. بنابراین، در موتورهای با تحریک سری، با افزایش بار، جریان آرمیچر و میدان مغناطیسی سلف افزایش می یابد. بنابراین، دور موتور به شدت کاهش می یابد و گشتاور ایجاد شده توسط آن به شدت افزایش می یابد.

این ویژگی‌های موتورهای با تحریک سری، استفاده از آن‌ها در حمل‌ونقل (تراموا، ترولی‌بوس، قطار برقی) و دستگاه‌های بالابر (جرثقیل) را راحت‌تر می‌کند، زیرا در این موارد لازم است گشتاورهای زیادی در سرعت‌های پایین در زمان راه‌اندازی داشته باشیم. در بارهای بسیار سنگین و در بارهای کمتر (در حالت عادی) گشتاورهای کوچکتر و فرکانسهای بالاتر.

تنظیم دور موتور با تحریک سریال معمولاً توسط یک رئوستات تنظیم کننده متصل به موازات سیم پیچ های سلف انجام می شود (شکل 364). هر چه مقاومت این رئوستات کمتر باشد، قسمت بیشتری از جریان آرمیچر به آن منشعب می شود و جریان کمتری از سیم پیچ های سلف عبور می کند. اما وقتی جریان در سلف کاهش می یابد، دور موتور افزایش می یابد و زمانی که افزایش می یابد، کاهش می یابد. بنابراین بر خلاف آنچه که در مورد موتور شنت وجود داشت، برای افزایش سرعت چرخش موتور سریال، باید با خروجی رئوستات تنظیم کننده، مقاومت مدار سلف را کاهش داد. برای کاهش سرعت چرخش یک موتور سری، لازم است با معرفی یک رئوستات تنظیم کننده، مقاومت مدار سلف افزایش یابد.

برنج. 364

173.3. توضیح دهید که چرا یک موتور سریال را نمی توان بدون کار یا با بار کم راه اندازی کرد، اما یک موتور شنت می تواند.

جدول 8. مزایا، معایب و کاربردهای موتورها انواع مختلف

در خاتمه در قالب یک جدول مقایسه می کنیم. 8 مزایا و معایب اصلی انواع موتورهای الکتریکی که در این فصل به آنها پرداخته ایم و زمینه های کاربرد آنها.